配电网频发故障的原因分析及整改措施

张衡

摘要:从配电网的结构以及内、外过电压水平和运行维护等方面对配电网故障进行了系统的研究.配电网内部过电压发生的几率较高,遭雷击的概率大、而其防雷措施薄弱,特别是缺少直击雷的保护措施.内部过电压和雷电过电压的共同作用对配电网的安全运行构成了很大的威胁.此外,恶劣的运行环境、不当的运行维护也是配电网故障频发的主要原因.提出了降低配电网故障的措施,如加强配电网的防雷保护,使用自动跟踪补偿消弧装置对铁磁谐振过电压和弧光接地过电压进行治理,降低配电网的故障建弧率,加强配电网的运行维护和设备管理等.

关键词:配电网;故障建弧;控制措施

随着社会的发展,人们对电能的依赖越来越强,对供电可靠性的要求越来越高.配电网是直接向广大电力用户分配电能的网络,因而配电网的安全和供电可靠性越来越受到重视.但是我们的配电网由于历史的原因,还很落后,在网络结构,技术管理和运行维护上还有很多缺限,以致于配电网故障频繁发生,尤其是在雷雨、大风等恶劣天气时配电网故障更是频繁,极大地影响了人民群众的生产、生活用电.因此,对配电网的故障问题应进行深入的研究,对配电网故障的原因进行认真的分析,在此基础上找到切实可行的控制配电网故障、保证配电网安全的措施.

1配电网频发故障原因探讨

1.1雷电过电压的影响

对配电网来说在防雷上存在有很大的局限性,因为配电线路不能象输电线路那样全线架设避雷线,一般没有直击雷保护措施.由于配电网的绝缘水平低,不但直击雷能造成危害,感应雷也能造成危害.配电网主要的防雷措施是在配电网上的避雷器,但在雷电流较大,过电压较高时往往在避雷器动作的同时,绝缘子也发生闪路,再者配电网安装的避雷器无论从避雷器的选用、安装、接地和维护都不十分规范.比如我们在对配电网的防雷进行调查时发现:配电网使用的避雷器,即有氧化锌避雷器,又有碳化硅避雷器,避雷器的额定电压和荷电率也不统一.还有避雷器的接地没有受到应有的重视。

1.2内过电压的影响

6～35kV中压电网属于中性点非有效接地系统,在该系统中内过电压的水平较高,而最频繁发生的要算是弧光接地过电压和铁磁谐振过电压.当电网电容电流大于11.4A时,一旦电网发生单相接地,就不能可靠的熄弧,一般会在电流过零时熄弧、在峰值附近重燃,产生问歇性的电弧接地.由于电网是由电感和电容组成的网络,间隙性的熄弧与重燃就会引起电磁能的强烈振荡,产生弧光接地过电压.弧光接地过电压的幅值可达3.5uφ(uφ-相电压),作用时间长且遍及全网,会引起避雷器爆炸,使电网的绝缘弱点发生击穿,因而弧光接地电过电压对电网危害较大;在配电网中普遍使用铁磁式电压互感器,有相当一部分电压互感器的铁芯容易发生磁饱和,在一定的激发因素作用和网络参数配合下容易产生铁磁谐振过电压。铁磁谐振过电压可达3.0uφ(uφ-相电压)会使电网的绝缘弱点击穿,使电压互感器烧毁,造成电网故障。

1.3运行环境的影响

配电线路一般都位于道路旁边,运行环境恶劣.由于配电线路位于路边且杆塔都比较低(相对于输电线路),汽车荡起的尘埃很容易被吸附到绝缘子上,对绝缘子造成严重的污染.对配电网来说由于污染不会向输电网那样引起大面积的停电,因而没有得到应有的重视,但配电网绝缘子污染后,会使泄漏电流加大,电网损耗加大,当绝缘子的泄漏电流达到一定程度后,会使绝缘子迅速劣化或炸裂,发生接地短路,形成单相接地或相间短路故障,配电网经常发生的,绝缘子炸裂故障大都是这种原因造成的。[1]

1.4线路结构的影响

在6～10kV配电线路中,为了节省线路杆塔往往采用多回线路同杆架设,导致相间距离或回路与回路之间的距离较小.这样一旦其中一条线路发生单相对地放电爬弧(比如单相接地),电弧离解四周的空气,很容易造成相间或多回线同时短路,严重时还会造成倒杆断线.在雷电流过后的工频续流大,不能可靠熄弧,使电弧在很长的时间内持续燃烧.由于持续电弧离解了周围的空气,加上四回线路之间的空间距离小,因而波及多回线短路跳闸.当短路电流大时,导线烧断,杆塔失去平衡拉力,因而发生倒杆事故.类似事故在其它地方也时有发生。[2]

2降低配电网故障的措施

针对以上分析,有效控制配电网故障,可采取如下措施进行治理。

2.1加强配电网的防雷保护

因为配电网的主要防雷措施是避雷器,所以首要的是规范避雷器的保护,比如选用保护性能好的氧化锌避雷器,淘汰碳化硅避雷器,加强避雷器的运行维护,规范避雷器的接地引下线,降低避雷器接地的接地电阻.对雷电活动强烈地段的架空线设置直击雷保护措施,比如安装避雷针,架设避雷线等,或者在雷电活动强烈的地段使用电缆线路,或绝缘架空线.另外还要消除配电网的绝缘弱点,调整配电网的绝缘水平,使之与避雷器的保护水平相配合,如把10kV线路的绝缘水平提高到20kV实践证明,这样能有效的降低雷击跳闸率.只要变电所和配电设备的防雷保护适当,不会对变电所和配电设备的绝缘造成不利的影响。[3]

2.2对配电网的弧光接地过电压和铁磁谐振过电

压进行治理经大量的研究和实际运行经验证明,对电容电流超过10A的电网安装自动跟踪补偿消弧装置是有效的。由于自动跟踪补偿消弧装置始终把残流控制在10A以下,有利于接地电弧的可靠熄灭,因而配电网安装自动跟踪补偿消弧装置后基本上控制了弧光接地过电压的发生。另外,由于自动跟踪补偿消弧装置能降低配电网的故障建弧率,因而也具有很好的防雷功能。这样电磁式电压互感器的励磁电抗就被消弧线圈的感抗所制约,电网中因电磁式电压互感器的磁饱和引起的三相不平衡也就产生不了铁磁谐振过电压,其消谐效果优于任何形式的消谐器.根据我们的研究和配电网的运行经验,在配电网电容电流小于10A时,因为接地电流小于熄弧临界值,电弧能可靠熄灭,这时主要任务应是消除铁磁谐振过电压,关于消除铁磁谐振过电压的措施可采用复合消谐装置,微电脑消谐器等。

2.3要加强对配电网的全过程质量管理

要从设计、安装着手,实行规范化的管理定期对配电网进行检修,淘汰劣质绝缘子,对环境污染严重的地段,线树矛盾突出的地段多回线路同杆架设的地段最好采用绝缘架空导线,或采用电缆入地.加强配电网的运行维护、清理线路下的违章建筑,要有防止车辆撞线路杆塔的措施,防止外力破坏,特别是要对多用同杆架设的杆塔要重点保护.加强对配电设备的运行管理,严把配电设备质量关,防止劣质设备进入电网。[4]加强配电设备的试验和检修,提高设备的健康水平,加强分路开关的保护整定,防止因配电设备故障扩大停电面积,提高配电网的供电可靠性。

3结论

配电网是直接向一个地区供电的网络,它的安全与否直接影响到人民群众的生产,生活用电,因而我们应充分重视配电网,研究配电网的问题,对配电网进行全面的治理,控制配电网故障,提高配电网的供电可靠性,和配电网的安全运行水平。

参考文献:

[1]李景禄.信阳电网防雷现状分析[J].电瓷避雷器,1991,121(6):52-53.

[2]李景禄.配电网频发故障的原因分析及整改措施[J].高电压技术,1995,21(1):37-39.

[3]李景禄.ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置的噪音控制[J].长沙电力学院学报(自然科学版),1999,14(2):181-182.

[4]李景禄.ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置[J].中国电力,1998,31(8):42-45.